Короткі відомості з теорії

Лабораторная работа №3

Вивчення стрілкових електроприводів типу СП

Мета роботи: Вивчити основні вузли та їх призначення у автоматизованих стрілочних електроприводах типу СП

Объектами управления и контроля при электрической централизации (ЭЦ) являются стрелки. Для управления стрелками с поста ЭЦ оборудуются реверсивными стрелочными электроприводами.

Стрелочные электроприводы предназначены для перевода, запирания и контроля положения стрелок, включенных в централизацию.

Стрелочные электроприводы всех видов должны обеспечивать при крайних положениях стрелки плотное прилегание прижатого остряка к рамному рельсу, не допускать замыкания стрелки при зазоре между прижатым остряком и рамным рельсом 4 мм и более, отводить другой остряк от рамного рельса на расстояние не менее 125 мм, переводить стрелку из одного положения в другое с ходом остряков 154 мм.

Обеспечение прилегания прижатого остряка в крайних положениях стрелки при ее исправном состоянии и нормальной ширине колеи, прежде всего, зависит от точности отработки приводом рабочего хода стрелки. Поэтому привод должен обеспечивать требуемую точность рабочего хода стрелки, чтобы зазор между прижатым остряком и рамным рельсом был меньше 4 мм. При таком зазоре исключается удар в острие остряка бандажом колеса подвижной единицы, а также противошерстный взрез стрелки.

При следовании подвижного состава по стрелке на ее остряки воздействуют вертикальные и горизонтальные силы. Вследствие возникающей при этом вибрации возможны отход прижатого остряка от рамного рельса и попадание гребней колес вагонов в пространство между прижатым остряком и рамным рельсом, что ведет к аварии. Поэтому надежное запирание остряков, и в особенности прижатого, является важным требованием к стрелочным приводам.

Важнейшим условием дистанционного управления стрелками является наличие контроля их положения на посту управления. Поэтому стрелочные приводы имеют датчик контроля (автопереключатель), обеспечивающий контроль положения стрелки и преобразующий эту информацию в электрическую величину для дистанционной передачи ее в орган управления.

В процессе эксплуатации стрелок возможно попадание посторонних предметов между остряком и рамным рельсом, препятствующее нормальному переводу. Для защиты электродвигателя от перегрузок предусматривается специальное устройство — фрикцион.

Стрелочные приводы, кроме дистанционного, должны допускать перевод стрелки вручную. При этом, а также при вскрытии привода электрическое питание должно отключаться автоматически.

Кроме общих требований к стрелочным приводам, к приводам горочной централизации предъявляются специальные требования, вытекающие из специфики работы сортировочных горок. Горочные электроприводы должны обладать высоким быстродействием, максимальной надежностью, защитой от динамических воздействий на стрелку в конце перевода.

Конструкции стрелочных электроприводов должны обеспечивать возможность быстрой замены неисправных частей, требовать минимум ухода.

В электрической централизации применяют электромеханические стрелочные электроприводы с внутренним замыканием. Они различаются по способу фиксации взреза на взрезные и невзрезные. В конструкции взрезного привода предусматривают взрезное устройство, с помощью которого предотвращается поломка частей привода при взрезе стрелки. Взрезом стрелки считается принудительный перевод стрелки под действием скатов подвижного состава. Невзрезной привод взрезного устройства не имеет, поэтому при взрезе стрелки происходит поломка частей привода и требуется его замена. Невзрезные приводы по обеспечению безопасности, надежности и экономичности имеют преимущества перед взрезным.

Невзрезные стрелочные электроприводы разработаны в связи с укладкой рельсов тяжелого типа Р65 и использованием стрелочных переводов с пологими марками крестовин 1/18 и 1/22, так как при этом для перевода стрелки требуется большее тяговое усилие. Они осуществляют нераздельный перевод и одновременное замыкание обоих остряков стрелки.

По времени перевода стрелки электромеханические стрелочные электроприводы с внутренним замыканием делятся на медленнодействующие с временем перевода 10 с и более, нормальнодействующие — 1,5—6 с и быстродействующие —1 с; по типу электродвигателя — постоянного тока напряжением 30, 100 и 160 В и переменного тока напряжением 127 и 220 В.

Все невзрезные электроприводы в основном имеют унифицированные узлы.

Работа электропривода протекает в такой последовательности. После срабатывания пускового реле, включающего электродвигатель, вал электродвигателя начинает свободное вращение или холостой ход. Во время холостого хода размыкаются контрольные контакты автопереключателя, сигнализируя о начавшемся переводе стрелки, и замыкаются рабочие контакты обратного перевода стрелки, тем самым подготавливается цепь реверсирования. Затем происходят отпирание стрелки и рабочий ход электропривода. В конце рабочего хода стрелка занимает новое крайнее положение, стрелка запирается, контактами автопереключателя выключается электродвигатель и замыкаются контрольные контакты автопереключателя.

После выключения электродвигателя кинетическая энергия якоря и других вращающихся масс электропривода гасится фрикционом-тормозом. Если электродвигатель в конце перевода не выключился, то электропривод начинает работать на фрикцию до тех пор, пока он не будет выключен или возвращен в исходное положение поворотом рукоятки на центральном посту или автоматическим устройством, срабатывающим по истечении 8—10 с при системах ЭЦ и ДЦ и 1,2 с при системе ГАЦ, или пока не перегорит предохранитель в рабочей цепи.

Таким образом, нормальная работа стрелочного электропривода состоит из следующих этапов: пускового, отпирания, рабочего хода, запирания и контроля.

Для электрической централизации применяют электроприводы с внутренним запиранием: невзрезные постоянного и переменного тока СП-3, СП-6 и переменного тока СП-8; взрезные постоянного и переменного тока СПВ-6.

На сортировочных горках и в маневровых районах станций, где требуется ускоренный перевод стрелок, используют невзрезные электроприводы постоянного тока: СПГ-3 СПГ-ЗМ с контактным автопереключателем; СПГБ-4 и СПГБ-4М с бесконтактным автопереключателем.

Стрелочный электропривод СП-3.Электропривод СП-3 является третьей моделью невзрезных стрелочных приводов с внутренним замыканием. Его выпускают с электродвигателем постоянного тока МСП-0,25 и МСП-0,15 и переменного тока МСТ-0,25.

Основными параметрами электропривода СП-3 являются: максимальное тяговое усилие 6000 Н; максимальное время перевода 7 с; электропитание постоянным током при номинальных напряжениях 30, 100, 110 и 160 В и переменным током частотой 50 Гц, напряжением 127 и 220 В; размеры 780X955X255 мм, масса 165 кг; установка с правой и левой стороны стрелки.

Стрелочный электропривод СП-3 (рис.4.1.) состоит из корпуса 1, электродвигателя 2, редуктора 5 с фрикционной муфтой (фрикционом) 15, контрольных линеек 11 и 12, рабочей рейки (шибера) 10, автопереключателя 8, устройства для обогрева и освещения 6, блокировочного устройства с контактами 16, соединительной муфты 3, промежуточной шестерни 4, шестерни фрикции 14, вала-шестерни 13, зубчатого колеса главного вала 7 и главного вала 9.

Механическая передача электропривода четырехкаскадная (рис. 4.2), служит для передачи движения якоря к рабочей рейке (шиберу). Вращательное движение якоря электродвигателя передается через соединительную муфту валу-шестерне 13 редуктора, расположенного в корпусе 1; вал-шестерня с шестерней 3 образует первый каскад передачи. Вращение от шестерни 3 через промежуточную шестерню 4 (см. рис. 1) передается на шестерню 11 (второй каскад) (см. рис.4.2), которая свободно насажена на вал-шестерню 10.

Рис. 4.1. Стрелочный электропривод СП-3

Рис. 4.2. Механическая передача электропривода СП-3

Через фрикцион, расположенный в корпусе 12, вращение передается на третий каскад передачи — вал-шестерню 10 и зубчатое колесо 2 главного вала 6. Шиберная шестерня 8, которая выполнена за одно целое с главным валом, осуществляет передвижение шибера 7 (четвертый каскад передачи). Зубчатое колесо 2 свободно насажено на главный вал. Выступ 5 колеса после поворота на угол 46° приходит в зацепление с диском 9 главного вала. Таким образом, холостой ход привода составляет 46°. На зубчатом колесе 2 имеется трапецеидальный выступ 4 для ограничения поворота колеса.

Фрикционное сцепление (рис.4.3.) предназначено для смягчения остановки якоря электродвигателя в конце перевода стрелки и предохранения обмоток электродвигателя от возможного сгорания. Корпус 3 фрикциона представляет одно целое с шестерней 1 редуктора и вместе с ней свободно расположен на валу-шестерне 2. На втулку 4, которая тесно закреплена на валу-шестерне 2, надевают восемь дисков: четыре чугунных 6, закрепленных жестко с корпусом при помощи шпонок 5; четыре стальных 7, жестко закрепленных на втулке 4.

Рис. 4.3. Фрикционное сцепление

Диски вставлены вперемежку: после чугунного стальной и т. д. (на рис. 4.3 показано только по одному диску каждого вида). После дисков на ось надевают три тарельчатые пружины 8 и затем на кольцо 9 втулку 10, регулировочную гайку 12 с прорезями для стопорного винта и крышку 11. Вращением гайки 12 сжимают тарельчатые пружины, отчего диски прижимаются один к другому, и между ними возникает упругое сцепление трения. При выпуске с завода фрикционное сцепление регулируется на усилие 2450 Н.

При работе двигателя во время перевода стрелки вместе с корпусом фрикциона вращаются чугунные диски. За счет силы трения усилие передается стальным дискам и, следовательно, валу третьего каскада передачи.

В случае недохода остряка до рамного рельса, когда усилие перевода становится больше, чем для преодоления трения между дисками, будут вращаться вал двигателя, шестерни первого и второго каскадов редуктора и чугунные диски. Третий и четвертый каскады передачи останутся на месте. Аналогичный процесс будет происходить и по окончании перевода стрелки, когда инерция выключенного двигателя и первых двух каскадов редуктора компенсируется проворачиванием фрикциона.

При работе электродвигателя на фрикцию ток, как правило, возрастает на 25 %.

Блок автопереключателя предназначен для автоматического переключения обмоток электродвигателя, его выключения в конце каждого полного перевода стрелки и замыкания контрольных цепей положения стрелки.

Блок автопереключателя (рис. 4.4, а) содержит рабочие 1 и 15, контрольные 4 и 11 контактные колодки и колодки с ножами 3 и 14, которые замыкают контакты 31 и 32 (рис. 4.4, б). Автопереключатель собран на основании 18, в котором на осях 23 и 24 могут поворачиваться переключающие рычаги 13 и 6, на осях 19 и 28— ножевые рычаги 17 и 25. В основании 18 имеются пазы для прохода шибера и двух контрольных линеек 26 и 27.

На боковой стороне в бобышке имеется отверстие для запрессовки опорного шарикового подшипника главного вала. Для осей вращения ножевого и переключающего рычагов в основании предусмотрены отверстия. В собранном виде блок автопереключателя крепят к корпусу привода шестью болтами.

Ножевой рычаг 25 представляет собой стальную обработанную отлитую деталь, вращающуюся на оси 28. На его верхней плоскости выфрезерован паз, в котором болтами закреплена колодка с ножами 3. Нижняя, изогнутая часть рычага заканчивается широким зубом, который при повороте к контрольной колодке входит в вырезы обеих контрольных линеек.

В тело рычага запрессована ось с роликом 2, находящимся в вилкообразной части переключающего рычага 6. Ножевой рычаг 17 по конструкции аналогичен рычагу 25.

Переключающий рычаг 6 является, как и ножевой, стальной отлитой деталью. Его боковые грани обработаны для свободного вращения на оси 24 в пазу, выполненном в основании 18. Головка рычага, в которую запрессован палец с роликом 7, имеет Г-образную форму в месте западания в вырез шайбы главного вала 9. Переключающий рычаг, поворачиваясь, вилкообразной частью воздействует на ролик 2, переключая ножевой рычаг.

Рис.4.4. Блок автопереключателя

Пружины 8 размещены над переключающими рычагами 6 и 13 и по концам закреплены на них. Каждая пружина содержит 43 витка из проволоки диаметром 2 мм. По концам в каждую пружину ввинчены проушины 5. В каждой проушине предусматривается отверстие для надевания на фигурную стойку, отлитую в теле переключающего рычага 6 или 13.

Контрольные линейки 26 и 27 имеют на одном из концов приваренные ушки 20 и пальцы 21 для крепления к стрелочным контрольным тягам. Пальцы от выпадания предохраняют шплинты 22.

На каждой контрольной линейке расположены по два контрольных выреза, используемых при правой и левой установке привода. В крайнем положении стрелки зуб соответствующего ножевого рычага находится в совмещенных вырезах обеих линеек. При взрезе стрелки скошенная грань выталкивает зуб ножевого рычага на поверхность линейки. Угол контрольного скоса выбран так, что для выталкивания зуба рычага достаточно усилия 2500—3000 Н, в то время как усилие взреза гораздо выше.

Для контроля положения каждого остряка используют две контрольные линейки. Между собой они отличаются только направлением сторон угла контрольного скоса.

Прежде чем познакомиться с взаимодействием частей автопереключателя, рассмотрим некоторые его особенности.

Контрольную систему автопереключателяиспользуют: для выключения электродвигателя в конце перевода (на оба направления две пары контактов); контроля положения остряков при обычно принятом двухполюсном размыкании контрольных цепей (четыре пары); включения привода спаренной стрелки (две пары); управления с маневровой колонки или путевой коробки (две пары); для включения пневмообдувки (две пары).

Контактные пары имеют неодинаковый воздушный зазор, что определяется их назначением. На каждой контактной колодке расположена контактная пара с увеличенным воздушным зазором (12 мм вместо 6 мм), коммутирующая цепи электродвигателя. Зазор выбирают из расчета исключения дугообразования при использовании в электроприводе низковольтного электродвигателя. Контактные пары с воздушным зазором 6 мм используют в релейных цепях.

В процессе эксплуатации электроприводов наблюдается падение капель конденсата с внутренней поверхности крышки электропривода на контакты автопереключателя. Для исключения этого явления в электроприводе СП-3 контактная система автопереключателя закрыта двумя защитными кожухами 12. Каждый кожух закреплен невыпадающим зажимом 30 (см. рис. 4.4, б) в виде барашковой гайки. Защитные кожуха предотвращают случайные замыкания контактов автопереключателя.

Переключающие рычаги 6 к 13 управляют ножевыми рычагами. Связь переключающих рычагов с главным валом осуществляется через их Г-образные головки, западающие в определенных положениях в вырезы контрольных линеек.

Ножевые рычаги 17 и 25 коммутируют контактные колодки автопереключателя в зависимости от положения переключающих рычагов и контрольных линеек. Связь ножевых рычагов с переключающими осуществляется через ролики 2 и 16, а с контрольными линейками— специальным зубом соответствующего рычага, западающим в вырезы, сделанные в контрольных линейках. Пружины 8 стремятся повернуть ножевые рычаги в сторону контрольных контактных колодок 4 к 11.

В крайнем положении стрелки, соответствующем положению автопереключателя, ролик 7 и головка переключающего рычага 6 будут соответственно находиться в радиальном вырезе. Колодка с ножами 3, установленная на ножевом рычаге 25, замыкает контакты контрольной контактной колодки 4, а угол поворота рычага 25 ограничен упором 29 в основании 18. В начале перевода стрелки ролик 7 выжимается вращением колеса из радиального выреза на цилиндрическую часть, приподнимая переключающий рычаг и выводя его головку из углового выреза. Ножевой рычаг 25 размыкает контакты контрольной контактной колодки 4 и замыкает контакты рабочей колодки I. В конце перевода стрелки в радиальном и угловом вырезах окажутся соответственно ролик 10 и головка переключающего рычага 13, а ножевой рычаг 17, если зуб западает в вырезы на контрольных линейках 26 и 27, замкнет контакты контрольной колодки 11, включая контрольную цепь нового положения.

Рассмотрим действие автопереключателя в некоторых случаях.

При взрезе стрелки в положении, изображенном на рис. 4, а, левый ножевой рычаг 25 под действием контрольных линеек, перемещаемых остряками стрелки, будет выведен в среднее положение. Правый ножевой рычаг останется в прежнем положении, так как главный вал 9 при взрезе неподвижен. Контроль прежнего положения стрелки будет выключен, а нового — не включен.

При обрыве рабочей тягиконтрольные линейки перемещаться не будут, так как остряки стрелки неподвижны. В этом случае в конце срабатывания привода зуб одного из ножевых рычагов упрется в поверхность контрольных линеек, вследствие чего этот рычаг займет среднее положение.

Обрыв контрольной тяги приводит к тому, что остряки будут перемещать только одну контрольную линейку. Следовательно, вырезы в линейках будут смещены друг относительно друга. В этом случае зуб одного из ножевых рычагов также упрется в поверхность контрольной линейки, а рычаг и колодка с ножами займут среднее положение, не замыкая контактов контрольной колодки. Для исключения ложного контроля при возврате стрелки в исходное положение между серьговыми болтами связной и контрольной тяг устанавливают проволочные звенья. Благодаря этому оторвавшаяся контрольная тяга сможет совершать лишь неполный ход и, таким образом, вырезы в обеих линейках будут по-прежнему смещены относительно друг друга. К аналогичной ситуации приведет и разъединение связной тяги с остряком вследствие повреждения серьги.

Электродвигатель привода после выключения в конце перевода и стопорения при зажатом фрикционе может резко изменять направление вращения. Это приводит к нежелательному обратному проворачиванию шестерни и, в частности, зубчатого колеса, которое воздействует через ролик на переключающий и связанный с ним ножевой рычаги. На зубчатом колесе привода СП-3 установлено фиксирующее устройство, исключающее это явление.

Внутренний замыкатель (рис. 4.5) служит для запирания остряков в крайних положениях стрелки. Замыкания осуществляются при помощи скошенных зубцов 1 на шибере и шиберной шестерне 2. В крайнем положении стрелки скошенный зуб шестерни находит на скошенный зуб шибера, тем самым создается упор, препятствующий передвижению шибера, а значит, и передвижению, остряков.

Рис. 4.5. Внутренний замыкатель

При повороте шиберной шестерни на угол 20° зуб шестерни сходит с зуба шибера и боковой гранью начинает толкать шибер, выводя его из замыкания. После поворота шестерни на 32° ее зубья входят в нормальное зацепление с зубьями шибера, после чего начинается нормальный перевод стрелки. В конце полного перевода стрелки шибер останавливается, а шестерня еще поворачивается на угол 16°, в результате чего скошенный зуб шестерни находит на скошенный зуб шибера и запирает остряки в переведенном положении. Полный поворот главного вала составляет угол 280°, при этом ход шибера равен (154±2) мм.

Рис. 4.6. Устройство для обогрева и освещения

Устройство для обогрева и освещения (рис.4.6, а) предотвращает обледенение контактной системы автопереключателя из-за резких колебаний температуры и влажности внутри привода, а также служит для включения осветительной лампы. Оно состоит из кронштейна 2, на гильзах 6 которого смонтированы резисторы 3, 4, 5 и электрическая розетка 1. Резисторы 4 и 5 предназначены для обогрева и каждый имеет мощность 25 Вт и сопротивление 56 Ом. В качестве обогревателей применяют проволочные эмалированные влагостойкие резисторы ПЭВ. Резистором 3 типа ПЭВР регулируют напряжение на осветительной лампе ЖС-12-15 (12В, 15 Вт). Он имеет мощность 25 Вт и максимальное сопротивление 27 Ом. Обогреватели питаются от понижающего трансформатора ПОБС-5А (рис. 4.6, б), устанавливаемого в трансформаторном ящике на группу стрелок (не более пяти) рядом с разветвительной муфтой. Трансформаторы ПОБС-5А питаются током промышленной частоты напряжением 220 В от трансформатора ТС или от специального изолирующего трансформатора.

Хід роботы

1. Ознакомиться с основными элементами стрелочных приводов невзрезного типа.

2. Изучить взаимодействие деталей электропривода, для чего перевод условных остряков осуществлять курбельной рукояткой и следить за работой всех узлов привода.

3. Рассмотреть последовательность замыкания и размыкания автопереключателя.

4. Ознакомиться с устройством каждого механизма, служащего для запирания остряков в крайних положениях стрелки.

5. Заполнить таблицу 4.1.

6. Определить неисправности, возникающие при переводе стрелочного привода.

Таблица 4.1

Показатель (характеристика)	Тип електропривода

Количество рабочих линеек
Количество контрольных линеек
Время перевода стрелки
Какие остряки запираются внутренним замыкателем привода: - оба - только прижатый - только отжатый
Область применения (в системах ЭЦ, ГАЦ, ДЦ, маневровой ЭЦ)
Общее передаточное число механической передачи

Содержание отчета

1. Схема электропривода типа СП с описанием назначения основных узлов.

2. Таблица 4.1.

3. Перечень неисправностей, возникающих при работе стрелочного привода

Контрольные вопросы

1. Почему блокировочный контакт должен быть разомкнут при ручном переводе стрелки?

2. Зачем сделаны вырезы на контрольных линейках?

3. Усилием каких элементов стрелочного привода контактные ножи автопереключателя замыкают контрольные контакты?

4. Для чего служат рабочие и контрольные контакты автопереключателя?

5. Назначение внутреннего замыкателя.